CN104326700A

CN104326700A - 道路冷铺沥青混合料及其制作方法和施工工艺

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Publication number: CN104326700A
Application number: CN201410471235.9A
Authority: CN
Inventors: 彭德清; 薛明; 吴义林; 占劲松
Original assignee: RESEARCH AND DESIGN INSTITUTE OF JIANGXI HIGHWAY
Current assignee: RESEARCH AND DESIGN INSTITUTE OF JIANGXI HIGHWAY
Priority date: 2014-09-16
Filing date: 2014-09-16
Publication date: 2015-02-04

Abstract

本发明涉及道路冷铺沥青混合料及其制作方法和施工工艺。所述混合料的下组成成分及其重量份记的含量：石油树脂1.8～2.5份，0号柴油5.5～9.8份，道路石油沥青35～55份，矿料930～960份。其制作工艺为：先在道路石油沥青中加入石油树脂，再加入0号柴油，制得冷铺沥青结合料，最后加入矿料制成。其施工工艺为：先对需要修补养护的坑槽进行处理，然后倒入沥青混合料，压实以后即成为修补完毕的路面。本发明开发出一种可预先储存一定时间的路面修补材料，在碰到路面小坑槽时，可及时地直接在环境温度下进行修补，等混合料铺到坑槽中进行简单的压实后，又可以快速的开放交通，并且经路用证明，该种材料可与原路面形成较强的连接，具有较好的耐久性。

Description

道路冷铺沥青混合料及其制作方法和施工工艺

技术领域

本发明涉及道路的修补养护材料，特别是不同季节下冷施工的沥青混合料及其制作方法和利用此沥青混合料的进行道路修补养护的施工工艺。

背景技术

沥青路面在使用中将不可避免的出现坑槽，不仅会影响道路的美观，而且影响道路的正常交通，造成车辆行驶颠簸，影响着道路的服务水平。另外，各种车辆为避开路面上的坑槽就有可能借用相邻车道，造成车辆不断的合流与分流，无形中增加了车流的冲突点，尤其在交通密集的道路、桥梁等处。特别是夜间行车时，这既增加了事故的发生率，又影响了道路的通行能力，使原本紧张的道路资源不能得到充分的利用。因此，路面坑槽应该得到快速、及时的处理。

目前主要采用热拌沥青混合料或者乳化沥青混合料，其中热拌沥青混合料的修补方式对温度敏感，不适宜在低温冬季使用，同时其对于远离拌合厂或者地点分散的小坑槽修补不经济，另外对于急需快速恢复通行的重要路段坑槽修补也无法实现；而乳化沥青的修补方式，由于普通乳化沥青的破乳需要较长的时间，另外其粘结性能较差也导致乳化沥青混合料易在行车的作用下飞散，导致修补失效，这些问题表明改善现状坑槽修补的必要性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在生产后可储存起来、使用时可不受季节、环境的限制进行修补施工的冷铺沥青混合料及其制作方法。

本发明同时还提供沥青混合料的进行道路修补养护的施工工艺。

本发明所述的冷铺沥青混合料，其特征在于有以下组成成分及其重量份记的含量：

石油树脂 1.8～2.5份 0号柴油 5.5～9.8份道路石油沥青 35～55份矿料 930～960份。

粗集料采用的是辉绿岩轧制而成的碎石，矿粉采用的是石灰岩磨细而成的，各项指标均满足规范要求。按《公路工程集料试验规程JTJ058-2000》中的试验方法，筛出各档集料后，测出的表观密度如下表：

研究用集料的相关技术指标

本发明的上述道路冷铺沥青混合料的制作方法为：

1、在道路石油沥青(基质沥青)加热至120℃，放入石油树脂，充分搅拌至添加剂石油树脂完全熔融，制得改性沥青；

2、待改性沥青冷却至100℃时，加入0号柴油，月平均温度25℃以上拌合时，添加量为基质沥青质量15％～17％；月平均温度10℃以下拌合时，添加量为基质沥青质量的18％～20％，制得冷铺沥青结合料；

3、在80～100℃之间，将上述冷铺沥青结合料与矿料拌和，制得本发明所述冷铺沥青混合料。

本发明所述冷铺沥青结合料根据沥青材料的粘温特性，统一采用60℃Breakfield动力粘度值进行结合料的粘度控制，20℃以下季节粘度3-5，20℃以上季节粘度5-10。

本发明的冷铺沥青混合料的施工工艺步骤如下：

冷铺沥青混合料适用于沥青路面坑槽及水泥路面坑槽修补，事先对坑槽进行处理，坑槽四周应具有稳定侧限，清除坑槽内松散粒料，有条件时应洒布粘层油；将冷铺混合料倒入坑槽后，应进行压实，对修补质量要求较高时应采用压实机械压实；对修补质量要求相对较低时可直接利用车轮压实，冷铺沥青混合料在行车荷载作用下可逐渐形成强度；路面坑槽较深时须分层压实，以保证压实质量；每层压实厚度控制在5cm以内。

本发明配制出了储存期可达半年的冷铺沥青混合料，利用石油溶剂的挥发性能提高冷铺沥青混合料强度；并进行了路用测试，取得了较好的效果，使用半年后修补面与原路面结合良好，无松散及整体脱落。

本发明的冷铺沥青混合料无须采用加热后的热施工工艺，具有实用方便、施工无环境污染、施工快捷、无需封闭交通的优点。

冷铺沥青混合料所用的结合料在配制中，通过在沥青中添加改性剂改变其粘温特性，使结合料在常温下依然能保持较普通沥青低的粘度同时粘附性不致降至过低的水平，这使得冷铺沥青混合料在常温时其中的结合料依然能具有一定的浸润特性及自粘性，在行车荷载作用下冷铺结合料裹覆的粒料能重新粘聚在一起。冷铺沥青混合料在路面上摊铺后，依靠混合料的自粘性，随着行车的逐渐压密以及其中部分添加剂的挥发，冷铺沥青混合料将渐渐形成强度。

本发明所述冷铺沥青混合料具有两个典型特点：(1)储存性，即混合料在生产后，可在密闭的条件下储存两到三个月，依然具有良好的工作性能，即从包装中倒出依然能够在不加温的条件下进行修补操作。(2)压实性，即混合料可以不受季节的限制，使用简单的设备摊铺到路面坑槽压实后，迅速开放交通，使维修方便快捷。

具体实施方式

本发明的所述冷铺沥青混合料，有以下组成成分及其重量份记的含量：

本发明所述冷铺沥青混合料的制作方法为：1、在道路石油沥青(基质沥青)加热至120℃时，放入石油树脂，充分搅拌至添加剂石油树脂完全熔融，制得改性沥青；

2、待改性沥青冷却至100℃时，加入0号柴油，夏季(月平均温度25℃以上)拌合时，添加量为基质沥青质量15％～17％；冬季(月平均温度10℃以下)拌合时，添加量为基质沥青质量的18％～20％，制得冷铺沥青结合料。

本发明所述石油树脂：石油树脂是石油裂解所副产的C5、C9馏份，经前处理、聚合、蒸馏等工艺生产的一种热塑性树脂，它不是高聚物，具有一定的延展性和硬度，并有增强粘性和热稳定性好的特点。

本发明所述0号柴油：用于稀释沥青，降低沥青的粘度，改善冷铺沥青混合料的和易性；另一方面，随着时间的增加，它能以适当的速度从冷铺沥青混合料中挥发出来，使冷铺沥青混合料的强度等路用性能得到恢复。

本发明所述道路石油沥青：具有很强的粘结力，在制作沥青路面材料时起粘结矿料的作用，同时赋予冷铺沥青结合料一些技术特性，如针入度，延度，软化点等。道路石油沥青的质量应符合JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》中表4.2.1—2规定的技术要求。

本发明所述矿料(粗集料采用的是辉绿岩轧制而成的碎石，矿粉采用的是石灰岩磨细而成的)：用于沥青路面材料的骨料，起到支撑路面行车荷载的作用，包括粗集料、细集料，填料。其质量应符合JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》中的相关要求。

冷铺沥青混合料配制的关键在于结合料的配制，因此进行混合料性能试验之前需把握结合料的性能。由于结合料的粘度与混合料的力学性能之间有较好的相关性，即结合料粘度越大，混合料形成的强度越高；反之，结合料粘度越低，混合料形成的强度越低。因此，结合料试验，即在混合料试验之前，主要采用粘度进行结合料配制的指标控制，为此按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052—2000进行以下相关试验：

1、三大指标试验

为了初步确定本研究中所用添加剂的效用，测试添加剂添加前后沥青的三大指标，以把握沥青性能的变化，即：针入度(25℃)、软化点、延度(15℃)。

2、结合料的60℃Breakfield动力粘度试验

在冷铺沥青混合料结合料的配制中，为了对不同方法配制出的结合料进行控制，确定出冷铺沥青混合料结合料的配制要求，无论何种气候所需的结合料，根据沥青材料的粘温特性，统一采用60℃Breakfield动力粘度值进行结合料的粘度控制。

3、基础沥青的稀释试验

基础沥青定义为在冷铺结合料的配制过程中，在加石油溶剂稀释之前的基质沥青或改性沥青。为了更广泛的把握结合料的粘度与石油溶剂用量间的关系，进行不同基础沥青，包括基质沥青、改性沥青进行不同类型及不同掺量石油溶剂的稀释试验，测定结合料的60℃Breakfield动力粘度，以掌握不同基础沥青随石油溶剂添加量的粘度变化特性，为在使用不同的基础沥青前提下提供冷铺结合料的配制方法，同时比较相同目标粘度下不同配制方法所配制的冷铺沥青混合料间性能的差别。

4、残留沥青评定试验TFOT(163℃，5h)

残留沥青即为冷铺结合料中溶剂较多的挥发后而留下的基础沥青及部分残留溶剂的混合物。由于本发明中采用的0号柴油在常温下挥发较慢，因此为了预估残留沥青的性质，采用TFOT(163℃，5h)加速结合料中溶剂的挥发，从而估计结合料可能达到的粘度。通过测定老化后的结合料粘度，根据混合料强度与结合料粘度间的正向关系，估计不同配制方法下冷铺沥青混合料可能达到的最高强度，以此验证冷铺沥青混合料是否有可能达到与普通热拌沥青基本相同的使用性能。

普通沥青混合料强调其摊铺至路面上后的使用性能，而冷铺沥青混合料的特点在于其储存性及压实性两个方面，因此冷铺沥青混合料不同于常规混合料，它的设计是一个需均衡各种性能的过程。针对冷铺沥青混合料使用要求及性能特点设计了以下试验：

1、冷铺沥青混合料的疏松性检验

将约1kg拌制好的冷铺沥青混合料密封储存，本发明要求该种混合料在三个月后拆封包装后仍能有较好的工作性能，即人工用铁铲能将结成的团块敲散，而松散的团块又能在外力的作用下重新粘结在一起，以此来判别冷铺沥青混合料的储存性能，同时不同使用温度下石油溶剂用量的确定也采用此检验方法。

2、冷铺沥青混合料的初始马歇尔强度

将拌好的沥青混合料密封于袋中，放在室内或仓库中储存备用，待要制作马歇尔试件时，从袋中取出已冷至室温的沥青混合料，正反面各击实75次制成标准马歇尔试件，脱模后60℃水浴20-30min后测定试件的马歇尔稳定度。

3、冷铺沥青混合料的成型强度

称混合料1180g装入马歇尔试模中，双面各击实50次放入110℃烘箱中24h，取出后再双面各击实25次，再连同试模在室温中竖立放置24h，脱模后在60℃恒温水槽中30-40min，测试其马歇尔稳定度。

4、冷铺沥青混合料的残留稳定度

由于冷铺沥青混合料的应用一般为远离拌合厂的地区，同时这些养护单位一般无专用的压实设备，而且冷铺沥青混合料是在常温下压实，因此其在初期具有较大的空隙率，地表水易于渗入积聚，因此要求其应具有较强的耐水能力。具体评价方法是：将冷铺沥青混合料已成型的马歇尔试件在60℃的水中浸泡48h，测定其马歇尔稳定度，并计算出残留稳定度值。

储存后的混合料性能应满足的性能指标如下表：

路用性能	技术指标	性能要求
			工作性能	经验法	疏松性良好
初始强度	马歇尔初始稳定度，不低于	2KN
			成型强度	马歇尔成型稳定度，不低于	4KN
水稳性	浸水马歇尔残留稳定度，不低于	70％

以下结合实施例对本发明进行详细说明。

1、矿料

配制冷铺沥青混合料的集料应采用质地坚硬岩石轧制的碎石，宜采用玄武岩、安山岩等石料，矿粉则采用石灰岩磨制而成。粗集料技术指标须达到待修补路面上面层集料的技术要求，具体可参照《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)。

2、级配

按照就地取材的原则，选择当定的公路集料进行冷铺沥青混合料的生产。

混合料所用集料为当地公路料场中10-15mm、5-10mm、0-5mm的三档集料，经取样筛分，级配如下表：

筛孔尺寸(mm)	15	13.2	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075
											碎石	100	85	50	0
细碎石			100	94	19	9	6	4.6	3.8	3
											细料				100	81	55	34	17	10	6

针对试验路段坑槽的深度在5～8cm的特点，选择针对冷铺沥青混合料的

LP-10型级配设计进行配合比的设计，如下表：

在配合比设计中，以4.75以上骨料的含量、2.36以下填填料及矿粉用量作为主要控制点进行级配的设计，使生产出的混合料在有骨架结构的前提下又能够密实。

3、沥青

基质沥青采用中海70号重交通沥青，其技术性能如下表：

测试项目	实测结果	质量指标
			针入度(25℃，100g,5s),1/10mm	67	60―80
延度(15℃，5cm/min),cm不小于	>150	100
			软化点(环球法)(℃)	49.7	44－54
闪点(COC)℃不低于	295	230
			含蜡量(蒸馏量)(％)不大于	1.78	3
密度(15℃)(g/cm³)	1.011	实测记录
			溶解度(三氯乙烯)(％)不小于	99.90	99.0
TFOT质量损失(163℃，5h)％不大于	0.1	0.8
			TFOT后针入度比(％)不小于	62	55
TFOT后延度(25℃)(cm)不小于	>150	50

实施例1-4

本发明的道路冷铺沥青混合料的组成及其重量份计的含量如下表：重量单位为：kg

本发明的道路冷铺沥青混合料的制造方法及其施工工艺如下：

1、在基质沥青(道路石油沥青)加热至120℃时，放入石油树脂，充分搅拌至添加剂完全熔融，制得改性沥青；

2、待改性沥青冷却至100℃时，加入0号柴油，制得冷铺沥青结合料；

3、在80～100℃之间，将上述冷铺沥青结合料与矿料拌和，制得冷铺沥青混合料；

4、拌出后的储存式冷铺沥青混合料在储存前，应事先在干净的场地上薄层摊铺冷却，待混合料温度降至室温时，即可袋装储存；

5、冷铺沥青混合料在装袋密封后，选择通风良好的室内场地储存；储存时底部应防止受潮；包装袋应防止阳光长期直接照射，以避免包装袋的老化；混合料装袋后堆起的高度不宜超过5袋，以防止底部混合料在自重下结块不利于修补施工；

6、冷铺沥青混合料用于沥青路面坑槽及水泥路面坑槽修补，坑槽应事先进行处理，坑槽四周应具有稳定侧限，坑槽内松散粒料应清除，有条件时应洒布粘层油；

7、将冷铺混合料倒入坑槽后，应进行压实，对修补质量要求较高时应采用压实机械压实；对修补质量要求相对较低时可直接利用车轮压实，冷铺沥青混合料在行车荷载作用下可逐渐形成强度；路面坑槽较深时须分层压实，以保证压实质量；每层压实厚度控制在5cm以内。

马歇尔试验

按上述级配与沥青用量，拌制混合料，拌匀后摊铺冷却至环境温度，30℃。取1100g混合料双面各击实75次成型马歇尔试件，脱模后直接在60℃水浴30min后测定其马歇尔稳定度，为了确定生产沥青用量，试验采用三组沥青用量进行马歇尔试验，结果如下表：

实施例	成型温度(℃)	击实次数	沥青用量(％)	疏松性	稳定度(KN)
						1	20～30	75*2	4.5	略干涩	2.13
2	20～30	75*2	4.7	较好	2.65
						3	20～30	75*2	5.0	较好	2.52
4	20～30	75*2	5.2	较好	2.45

实施例5

取石油树脂1.8吨、0号柴油、9.8吨、道路石油沥青35吨、矿料960吨。(粗集料采用的是辉绿岩轧制而成的碎石，矿粉采用的是石灰岩磨细而成的，级配前面已论述)道路石油沥青(基质沥青)加热至120℃时，放入石油树脂，充分搅拌至道路石油沥青完全熔融，制得改性沥青；待改性沥青冷却至100℃时，加入0号柴油，夏季(月平均温度25℃以上)拌合时，添加量为道路石油沥青重量的15％；继续冷却至80～90℃，将上述冷铺沥青结合料与矿料拌和，制得本发明所述冷铺沥青混合料。

本实施例制得的冷铺混合料用于沥青路面坑槽及水泥路面坑槽修补时，坑槽应事先进行处理，坑槽四周应具有稳定侧限，坑槽内松散粒料应清除，有条件时应洒布粘层油；将冷铺混合料倒入坑槽后，应进行压实，对修补质量要求较高时应采用压实机械压实；对修补质量要求相对较低时可直接利用车轮压实。

实施例6：

取石油树脂2.5吨、0号柴油、7.8吨、道路石油沥青55吨、矿料930吨。(粗集料采用的是辉绿岩轧制而成的碎石，矿粉采用的是石灰岩磨细而成的，级配前面已论述)道路石油沥青(基质沥青)加热至120℃时，放入石油树脂，充分搅拌至道路石油沥青完全熔融，制得改性沥青；待改性沥青冷却至100℃时，加入0号柴油，夏季(月平均温度25℃以上)拌合时，添加量为道路石油沥青重量的17％；继续冷却至80～90℃，将上述冷铺沥青结合料与矿料拌和，制得本发明所述冷铺沥青混合料。

实施例7：

取石油树脂2.0吨、0号柴油、5.5吨、道路石油沥青45吨、矿料950吨。(粗集料采用的是辉绿岩轧制而成的碎石，矿粉采用的是石灰岩磨细而成的，级配前面已论述)道路石油沥青(基质沥青)加热至120℃时，放入石油树脂，充分搅拌至道路石油沥青完全熔融，制得改性沥青；待改性沥青冷却至100℃时，加入0号柴油，夏季(月平均温度25℃以上)拌合时，添加量为道路石油沥青重量的16％；继续冷却至80～90℃，将上述冷铺沥青结合料与矿料拌和，制得本发明所述冷铺沥青混合料。

实施例8

取石油树脂1.8吨、0号柴油、9.8吨、道路石油沥青35吨、矿料960吨。(粗集料采用的是辉绿岩轧制而成的碎石，矿粉采用的是石灰岩磨细而成的，级配前面已论述)道路石油沥青(基质沥青)加热至120℃时，放入石油树脂，充分搅拌至道路石油沥青完全熔融，制得改性沥青；待改性沥青冷却至100℃时，加入0号柴油，冬季(月平均温度10℃以下)拌合时，添加量为道路石油沥青重量的18％；继续冷却至80～100℃，将上述冷铺沥青结合料与矿料拌和，制得本发明所述冷铺沥青混合料。

实施例9

取石油树脂2.38吨、0号柴油、6.78吨、道路石油沥青35吨、矿料940吨。(粗集料采用的是辉绿岩轧制而成的碎石，矿粉采用的是石灰岩磨细而成的，级配前面已论述)道路石油沥青(基质沥青)加热至120℃时，放入石油树脂，充分搅拌至道路石油沥青完全熔融，制得改性沥青；待改性沥青冷却至100℃时，加入0号柴油，冬季(月平均温度10℃以下)拌合时，添加量为道路石油沥青重量的20％；继续冷却至80～100℃，将上述冷铺沥青结合料与矿料拌和，制得本发明所述冷铺沥青混合料。

实施例10

取石油树脂2.2吨、0号柴油、7.0吨、道路石油沥青50吨、矿料950吨。(粗集料采用的是辉绿岩轧制而成的碎石，矿粉采用的是石灰岩磨细而成的，级配前面已论述)道路石油沥青(基质沥青)加热至120℃时，放入石油树脂，充分搅拌至道路石油沥青完全熔融，制得改性沥青；待改性沥青冷却至100℃时，加入0号柴油，冬季(月平均温度10℃以下)拌合时，添加量为道路石油沥青重量的19％；继续冷却至80～100℃，将上述冷铺沥青结合料与矿料拌和，制得本发明所述冷铺沥青混合料。

Claims

1.一种道路冷铺沥青混合料，其特征在于：由以下组成成分及其重量份记的含量：

石油树脂1.8～2.5份,0号柴油5.5～9.8份，道路石油沥青35～55份，矿料930～960份；

矿粉采用的是石灰岩磨细而成的，各项指标均满足规范要求，按《公路工程集料试验规程JTJ058-2000》中的试验方法，筛出各档集料后，测出的表观密度如下表：

2.如权利要求1所述的述冷铺沥青混合料的制作方法为：

2.1、在道路石油沥青加热至120℃时，放入石油树脂，充分搅拌至添加剂石油树脂完全熔融，制得改性沥青；

2.2、待改性沥青冷却至100℃时，加入0号柴油，月平均温度25℃以上拌合时，添加量为道路石油沥青质量15％～17％；月平均温度10℃以下拌合时，添加量为道路石油沥青的18％～20％，制得冷铺沥青结合料。

2.3、在80～100℃之间，将上述冷铺沥青结合料与矿料拌和，制得本发明所述冷铺沥青混合料。

3.如权利要求1所述的述冷铺沥青混合料的制作方法，其特征在于：所述冷铺沥青结合料粘度为：采用60℃Breakfield动力粘度值进行结合料的粘度控制，20℃以下季节粘度3-5，20℃以上季节粘度5-10。

4.一种如权利要求1或2所述的冷铺沥青混合料施工工艺，其特征在于：步骤如下：冷铺沥青混合料适用于沥青路面坑槽及水泥路面坑槽修补，事先对坑槽进行处理，坑槽四周具有稳定侧限，清除坑槽内松散粒料，有条件时洒布粘层油；将冷铺混合料倒入坑槽后，应进行压实，对高等级公路修补时采用压实机械压实；对低等级公路修补时直接利用车轮压实，冷铺沥青混合料在行车荷载作用下可逐渐形成强度；路面坑槽深度大于5cm时须分层压实，以保证压实质量。

5.如权利权利要求4所述的冷铺沥青混合料施工工艺，其特征在于：分层压实时每层压实厚度控制在5cm以内。